CN110301064B - 用于长期标记至少一个电池部件的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于长久标记至少一个电池部件(10)的系统(200)，具有：至少一个标记元件(12)，其配属于该电池部件(10)；用于依据标记元件(12)状态驱动该电池部件(10)的电池管理系统(50)；‑至少一个标记装置(60)，其能电连接至该标记元件(12)，从而能通过该标记装置(60)执行标记元件(12)状态的长久切换；其中该标记元件(12)设置在该电池管理系统(50)之外，从而该电池部件(10)的驱动能通过该状态切换被长久调整。

Description

用于长期标记至少一个电池部件的系统

技术领域

本发明涉及用于长期标记至少一个电池部件的系统。本发明还涉及电池部件以及用于长期标记至少一个电池部件的方法。

背景技术

从现有技术中知道了，在充电电池情况下必须发现危险状态并且作为其反应执行合适的措施以防止危害和/或损伤。为此通常采用电池管理系统(BMS)以检测尤其大型电池(即电池系统)。为此所用的功能在此大多按照安全危险来分类。这例如在检测电池尤其是电池部件的使用寿命时就是如此。如果(整个)电池或电池部件的使用寿命终点得以确定，则必须保证所述电池或电池部件停止工作。因此，例如必须由BMS可靠存储相应的信息并在电池驱动中可加以利用。

这种用于执行这种功能的已知解决方法的缺点是，通常只能在技术上以昂贵且复杂的方式来保持停止工作的信息。例如在BMS更换时必须执行将该信息大范围且易出错地转存到新的BMS上的转移过程。这通常费时、不灵活和/或成本高昂。

发明内容

因此，本发明的任务是至少部分消除前述缺点。本发明的任务尤其是提出一种改进的和/或更简单的和/或更可靠的用于确定和/或获得电池部件的标记的可能方式。

前述任务通过一种具有权利要求1的特征的系统、一种具有权利要求10的特征的电池部件以及一种具有权利要求11的特征的方法完成。本发明的其它特征和细节来自各从属权利要求、说明书和附图。在此，关于本发明系统所描述的特征和细节显然也与本发明的电池部件和本发明的方法相关地是适用的，反之亦然，因此关于这些发明方面的公开内容，总是相互参照或可以相互参照。

该任务尤其通过一种用于长期标记至少一种电池部件的系统来完成，其具有：

-至少一个标记元件，其配属于该电池部件并且尤其被集成在电池部件中和/或固定联接至该电池部件，

-用于根据标记元件状态驱动电池部件的电池管理系统，

-(尤其是电池管理系统的)至少一个标记装置，其可以如此电连接至标记元件和/或与之电连接，即，通过该标记装置(尤其根据电池管理系统对电池部件的监测)可以执行标记元件状态的长久(尤其永久)的切换(尤其为了标记)。

尤其是，标记元件在此设置在电池管理系统外，从而电池部件的驱动(尤其通过这个或至少另一个电池管理系统)通过(标记元件的)状态切换可被长久调整，尤其超出电池管理系统(BMS)的切换和/或重启。这有如下优点：即便在BMS切换时，仍长久保持：“可依据标记元件状态被获知的标记”。尤其是，此时标记元件状态即标记表明电池部件是否应该驱动、尤其是在电池部件中是否出现故障的信息。优选地，此时可以避免信息从一个待切换的BMS至一个新的BMS的高成本传输，因为信息存储在BMS外。

优选地，“长久”获得标记和/或“长久状态切换”是指：所述状态或标记在BMS更换后也保存下来。狭义上，这还指：所述状态或标记在电池部件中被设定和/或确定，或者固有地设置在电池部件中。

优选地，电池部件被设计成充电电池的至少一个电池单元或电池堆或者整个充电电池(即尤其是电池系统或电池模块)，或者分别具有这样的部分。电池在此尤其可以具有一个或多个电池部件，或者本身形成该电池部件。例如电池可以被设计成充电电池、尤其是锂离子电池。因此，根据应用场合的不同，可以标记整个电池或仅电池的单独部分。

优选如此进行所述标记：执行标记元件的状态从第一状态至第二状态的切换。例如第一状态是常态且尤其是完好无损状态，而第二状态是故障状态且尤其是标记元件的受损状态或缺损状态。状态切换最好是不可逆的，即尤其如果没有标记元件的维修或更换就不取消。例如此时如此进行电池部件驱动的调整，即，电池部件在存在第一状态时正常驱动，和/或在存在第二状态时不起效驱动(停用)。依据电池部件的规模(其例如仅包括一个电池单元或整个电池)，因此可以可靠地长期停用该电池或其一部分。

尤其是，“电池部件驱动”因此是指：在正常起效驱动中通过BMS正常提供借助电池部件的供电和/或电池部件的其它功能如充电或放电或还有暂时停用。而在经过调适的驱动中，例如在存在相应的标记或标记元件的第二状态时，该电池部件可以被完全和/或长期停用。当该电池部件在此仅包括一个电池单元时，例如其它电池单元可以(在缺少相应标记时或在没有这些电池单元的第二状态下)正常继续驱动。

此外，可以在本发明范围内规定，通过该标记装置，该标记元件的状态可以被永久和/或不易失地和/或不可逆地切换，从而优选可通过该标记元件永久地和/或不易失地和/或不可逆地存储安全相关信息和/或调整电池部件的驱动。此时，安全相关信息优选包含电池部件是否应该驱动即是否存在故障的信息。例如，可以在发现故障时如此进行电池部件的标记，即执行标记元件状态切换。例如，与之相似地也可以执行其它电池部件(其由BMS驱动)的标记。这有如下优点，能以简单可靠的方式长期停用电池部件和/或能调整驱动。

还可以想到，该电池部件被设计成至少一个单元(电池单元)或至少一个电池堆和/或具有这样的部分，且最好具有标记元件。优选地，此时也可以设有其它电池部件，例如分别作为充电电池的(电池)单元。例如可以针对每个电池部件设置一个标记元件。这些标记元件例如可以与一个或多个标记装置电连接和/或与之电连接，以便分别执行各标记元件的状态切换。因此，可以进行驱动的大规模可靠调整。

根据本发明的一个有利改进方案而可以规定，该标记元件被集成在一个用于驱动和/或监测电池部件的电路中，从而安全相关信息优选通过状态切换可被长期存储且可被配属于电池部件。该电路例如用于监测、尤其测量或获得该电池部件(即或许也是多个电池部件)的驱动和/或温度和/或电压。因此可保证电池的可靠驱动。

优选地，可以依据该电池部件(即或许也是多个电池部件)的监测而在电池部件上发现标记条件尤其是过高温度和/或过高电荷和/或过高电压和/或在预定正常范围外的可测知的电池参数(如电压或电流)和/或类似参数。尤其可以依据所述监测发现电池部件的不可修复的损伤。例如当这样的发现结果为阳性时，于是可以执行电池部件的标记(即执行状态切换)，以便调整电池部件的进一步驱动，尤其停用电池部件。借此可以可靠防止电池受损。

还可以想到，该标记元件被集成在电池部件的电气测量路径中，其中，尤其该测量路径为了监测该电池部件可被电连接至电池管理系统，其中，该标记装置最好包括电源且尤其是恒定电源，其设计用于为了状态切换而电气影响、尤其破坏该标记元件。此外，例如BMS的测量装置可以设置用于分析测量路径的电信号以便监测。测量路径在此例如包含测量件如传感器件和/或与温度相关的电阻例如用于温度测量和/或电压测量。该标记装置和/或测量装置例如可以通过至少一根电线尤其是电线束电连接至测量路径。例如测量装置包括该标记装置或反之。标记元件在此例如与测量件串联地被集成到测量路径中，从而(尤其是电源的)相同电流最好不仅流过测量件，也流过标记元件。例如标记元件也可以被设计成测量件，因此在正常驱动中也具有测量功能。这允许结构简单可靠的标记。

还可以想到，该标记元件被设计成电气元件，其优选仅设计用于永久存储用于电池部件的安全相关信息。为此该标记元件尤其是(也在功能上)与其它部件如监测用测量件或者测量功能分开地来设计。这尤其具有如下优点：即便在标记之后也还可以进行监测。

根据另一优点而可以规定，该标记元件设计成热熔丝和/或熔断保险件形式，其通过标记装置为了状态切换而如此在电气方面可被影响，即，标记元件不可逆地触发，尤其是中断电池部件的电路。为此，例如启动流过标记装置的过高电流，例如流过带有标记元件的测量路径。因此能以简单廉价的方式进行标记。

此外可以在本发明范围内规定，为了状态切换，该标记元件可以通过标记装置被不可逆地损坏，其中，优选该标记元件被设计成半导体元件和/或二极管尤其是Z二极管。因此保证了：标记长期存在且能影响电池部件驱动。

还可以想到，该标记元件被设计成电子存储件，从而优选可通过所述标记装置在标记元件中因状态切换而以数字方式存储安全相关信息。这允许该电池部件的很灵活的标记，这例如也可以可逆地进行。因此例如可以在电池部件缺陷消除后简单撤回标记。此外，或许可以通过该存储件同时还将其它信息存储在电池部件中或针对电池部件来存储。优选地，此时在电池部件中尤其在电池堆上设有电路板，其中，该存储件安置在电路板上。尤其进行与存储件的数字通信，以执行状态切换。

优选可行的是，该标记元件是(已经存在于电池部件或电池部件驱动系统中的和/或电气的)元件，其例如(最初和/或原本)已经具有不同于标记功能(次级功能)的功能。例如，于是可以在出现安全危险状态等时，将该标记元件(例如通过损坏标记元件)用于针对BMS的长久标记和/或表明安全危险状态。换言之，可能可行的是，状态切换长久地或不可逆地损坏了标记元件的初级功能。初级功能例如可以是用于温度测量和/或保险(就像在热熔丝时那样)和/或测知和/或电压调整或稳定化(就像在Z二极管时那样)的功能。

本发明的主题也是一种带有用于长久标记电池部件的标记元件的电池部件，尤其是根据本发明的系统。在此尤其规定，该电池部件具有至少一个电接线端用于连接至用于驱动和/或监测电池部件的电池管理系统，其中，该电池部件的标记长久地且与电池管理系统无关地可以依据标记元件状态被存储，尤其是从而即便在电池管理系统重启或更换后也能存储和/或读取所述状态和/或标记。这样，本发明的电池部件带来了与关于本发明的系统所明确描述的一样的优点。

本发明的主题也是一种用于长久标记至少一个电池部件的方法，其中，优选该电池部件包含至少一个(尤其是不可逆的)标记元件。

在此情况下尤其规定进行如下步骤中的至少一个，其中，优选所述步骤能先后地或以任何顺序执行，在此，优选也能重复执行一些步骤：

-(尤其通过电池管理系统)监测该电池部件以确定至少一个监测结果，

-依据监测结果发现标记条件(例如安全危险的和/或可逆的状态)，

-当发现(阳性)标记条件时，启动长久(尤其是不可逆)的标记元件状态切换，从而优选该标记元件从常态切换至故障状态，尤其是从而也能在电池管理系统重启或更换之后存储和/或读取所述状态和/或标记，

-依据标记元件状态尤其通过电池管理系统驱动该电池部件。

因此，本发明的方法带来了与关于本发明系统和本发明电池部件所明确描述的一样的优点。此外，该方法可能适于驱动本发明的系统和/或本发明的电池部件。

此外可以在本发明范围内规定，(电池部件的)监测和/或驱动通过电池管理系统执行，其中，优选(在时间上)在驱动之前或之中该标记元件状态通过电池管理系统的标记装置或监测装置被读取，尤其在电池管理系统重启和/或再次启动和/或更换之时。尤其因此可以保证在驱动之前评估该状态并且可以调整所述驱动。

可选地可以规定，该标记条件包含至少一个安全危险的尤其是可逆的电池部件状态，优选是在电池部件尤其是电池堆中的暂时过高电压和/或暂时电压不足和/或暂时过高温度。尤其在这种可逆的安全危险状态情况下有以下问题：在暂时出现和存在标记条件或安全危险状态和返回至电池部件常态之后，电池部件看上去又“正常”了。相应地，BMS在电池部件未标记情况下无法识别出已经出现了安全危险状态。但还是不应该继续使用该电池部件，以避免例如损伤。尤其在初次发现安全危险状态时，这通过在BMS之外的标记来很可靠地保证。

可以规定，标记条件、尤其是安全危险状态和/或作为安全危险功能包括至少一个下述状态和/或功能：

-电池部件的使用寿命终点，

-电池部件中的电压尤其是电池单元电压低于和/或高于允许电压范围(例如预定正常范围)，

-电池部件中的电流尤其是电池单元电流低于和/或高于允许电流范围(例如预定正常范围)。

尤其当达到电池使用寿命终点时，电池应该停止使用以由此避免损伤危险。发现电池单元电压在容许范围外还有以下优点，即，能够可靠发现电池单元的自放电、通过BMS本身放电等。因此尤其可以发现深度放电。为了深度放电保护，电池或电池部件于是尤其必须(通过驱动调整)被停止工作以防止再充电。这也通常在电池单元电压(例如因为发热、电压滞后、电池单元化学增强等)又回到正常范围时是所需要的。换言之，此时可称之为一种可逆的安全危险状态。通常，在常见系统中有如下问题：关于(至少首次和/或一次)出现安全危险状态的信息伴随BMS更换而丢失。这可以通过长久标记(例如状态切换)来阻止。尤其是，此时在电池部件驱动中根据标记元件状态来永久和/或完全停用电池或电池部件。

尤其可以规定，标记元件长久状态切换的启动和/或电池部件的驱动依据标记元件状态和/或BMS更换后的驱动(此时保持切换后状态)根据预定要求、尤其是功能安全性的要求和/或标准来进行。尤其是，此时采用监测措施以在电池部件驱动期间例如发现故障。

例如可行的是，该标记元件被设计成电气元件，其实现在电池部件上，尤其(或许带有)电池堆。尤其是，标记元件此时具有如下性能，当由BMS启动时(例如在由BMS发出某信号的情况下)切换状态。这有以下优点，新的状态可以由同一BMS(例如也可以在BMS重启后)或者另一个BMS(例如在BMS更换时)读取，以确定安全相关信息。于是，可以根据该信息例如阻止电池部件的进一步安全危险使用。

优选地，该标记元件尤其能以在至少一个电线且尤其是电线束中的(热熔)保险件形式实现。该标记元件和/或这样的(热熔)保险件可以在正常状况下发挥如下功能：即便在BMS停用时也发现过高温度且随后触发。当启动BMS时，于是可以发现在先的过高温度。尤其是可以将这样的标记元件用于长久标记，以便长久标记电池部件尤其是电池堆。可能可行的是，为了启动标记元件状态切换而设置恒定电源或类似装置，其例如被集成在测量路径中。尤其当发现标记条件(例如危险状态)时，可以通过使用恒定电源而永久存储所述发现。为此，恒定电源例如可以让电流流过测量路径，其高于标记元件的测量电流。尤其是，该标记元件因此可以作为保险件触发，这将被BMS清楚发现，因为随后测量电压触及测量范围的上端或下端，视乎电路拓扑而定。在例如因维护或维修而切换BMS后，一个新的BMS于是也可以自动发现保险件或标记元件的缺陷且进而发现所述标记并且对此做出反应，例如调整电池部件的驱动。替代地或附加地，该标记元件也可以被设计成熔断保险件或Z二极管或存储器部件(存储件)。尤其可以在使用Z二极管时可以按下述方式通过BMS来发现该状态切换：Z二极管表现出新的电导。

还可以在本发明范围内想到的是，在发现作为暂时标记条件的标记条件之后或之时，执行标记元件状态的长久性、尤其是持久性和/或不易失性的切换，其中，该状态优选也在电池管理系统更换后保持切换。为此，可以显著提升电池部件驱动时的安全性。

根据本发明的一个有利改进方案而可以规定，该电池部件只在电池部件的标记元件具有常态时才起效驱动，其中，优选故障状态表明尤其是永久的和/或不可修复的电池部件故障，并且优选在读取到故障状态时停用该电池部件。尤其是，所述停用在此在电池部件通过BMS驱动前进行。为此，BMS可以具有相应配置，该配置表明应该分析标记。

附图说明

本发明的其它优点、特征和细节来自以下参照附图详述本发明实施例的说明。在此，在权利要求书和说明书中提到的特征可以本身单独地或以任何组合形式对于本发明是重要的。附图分别示意性示出：

图1和图2示出本发明系统的视图，

图3示出电池管理系统的视图，

图4示出本发明方法的视图。

具体实施方式

在以下的图中，针对即便来自不同实施例的相同技术特征也采用相同的附图标记。

在图1中示意性示出本发明的系统200。本发明的系统200在此包括至少一个用于驱动至少一个电池部件10的电池管理系统50。电池部件10在此例如可以设计成至少一个电池堆6或至少一个电池单元2或也可设计成整个电池1和/或具有这些部分。

此外，本发明的系统200包括至少一个标记元件12，尤其如图2所示。尤其是，标记元件12在此可以包括本发明系统200优选电池部件10的已有的和/或附加的构件。标记元件12在此被设计成其允许长久标记电池部件10。因此，标记元件12设置在电池管理系统50外，因此借助电池管理系统50的电池部件10的驱动可以通过标记元件12的状态切换被长久调整。

例如标记元件12可以被集成在用于电池部件10的测量路径20中，例如以热熔丝等形式。测量路径20在此例如包括多个测量件25、尤其是温度相关的电阻等类似件。测量件25在此例如用于电池部件10的电压监测和/或温度监测。测量件25尤其用于监测电池部件10的至少一个相应电池单元2。为了在此允许监测和/或监测分析、尤其是测量，电池管理系统50例如可以通过电线束30和/或通过至少一根电线连接至测量路径20。为此，电池管理系统50和/或电池部件10可以(分别)具有例如至少一个接线端18。依据所述监测，于是例如可以尤其在存在安全危险状态时启动分断装置90。分断装置90在此例如容许电池部件10的电路断开。

如图1和图2所示，电池部件10例如通过第一接线点51并通过至少一个第二接线点52驱动，例如连接至负载和/或车载电网和/或类似装置。第一和第二接线点51、52因此允许电能从电池部件10例如传输至负载。分断装置90容许在故障情况下禁止电能传输。优选地，分断装置90可以在发现安全危险状态时并且尤其也依据标记元件12的状态被控制装置80控制以禁止电能传输。控制装置80在此例如是电池管理系统50的一部分。

还如图2所示，电池管理系统50或许可具有尤其带有电源55的标记装置60。在此，标记装置60尤其如此电连接至标记元件12，即，通过标记装置60可以执行标记元件12的状态长久切换。这例如可以通过由标记装置60、尤其电源55提供电流而在测量路径20中进行。尤其是，此时电流高于标记元件12的测量电流。这尤其导致标记元件12损坏，从而可以实现长久标记以启动安全危险状态。

图3以其它细节示意性示出了电池管理系统50。此时可以看到，电池管理系统50具有至少一个或许带有至少一个电源55的标记装置60。此外，电池管理系统50可以包括至少一个监测装置70和/或至少一个控制装置80。

图4示意性示出了本发明的方法100。在此，根据第一方法步骤101进行电池部件10的监测以确定至少一个监测结果。根据第二方法步骤102进行依据监测结果的标记条件的发现。根据第三方法步骤103，当发现标记条件时进行标记元件12状态的长久切换的启动，从而标记元件12从常态切换至故障状态。

以上对实施方式的描述仅在举例范围内说明了本发明。显然，实施方式的一些特征只要在技术上有意义就可以相互自由组合，而没有超出本发明的范围。

附图标记列表

1 电池

2 电池单元

6 电池堆

10 电池部件

12 标记元件

18 接线端

20 测量路径

25 测量件

30 电线束

50 电池管理系统

51 第一接线点

52 第二接线点

55 电源

60 标记装置

70 监测装置

80 控制装置

90 分断装置

100 方法

200 系统

Claims (16)

1.一种用于长久标记至少一个电池部件(10)的系统(200)，具有：

-至少一个标记元件(12)，其配属于所述电池部件(10)，

-电池管理系统(50)，其用于依据所述标记元件(12)的状态来驱动所述电池部件(10)，

-至少一个标记装置(60)，其能如此电连接至所述标记元件(12)，即，能通过所述标记装置(60)执行所述标记元件(12)状态的长久切换，

其中，所述标记元件(12)设置在所述电池管理系统(50)之外，从而所述电池部件(10)的驱动能通过所述状态切换而被长久调整,

其中，所述至少一个标记元件(12)被集成在所述至少一个电池部件(10)的电气测量路径(20)中，所述电气测量路径(20)为了监测所述至少一个电池部件(10)而能电连接至所述电池管理系统(50)，所述至少一个标记装置(60)包括电源(55)，所述电源(55)被设计用于为了状态切换而电气影响所述至少一个标记元件(12),并且

其中，所述标记元件(12)设计成电子存储件，从而安全相关信息能通过标记装置(60)在所述标记元件(12)中因状态切换而以数字形式存储。

2.根据权利要求1所述的系统(200)，其特征是，通过所述标记装置(60)能永久地和/或不易失地和/或不可逆地切换标记元件(12)状态，从而通过所述标记元件(12)能够永久地和/或不易失地和/或不可逆地存储安全相关信息和/或所述电池部件(10)的驱动能被调整。

3.根据权利要求1所述的系统(200)，其特征是，所述电池部件(10)包括至少一个电池单元(2)，并且具有所述标记元件(12)。

4.根据权利要求2的所述系统(200)，其特征是，所述电池部件(10)包括至少一个电池单元(2)，并且具有所述标记元件(12)。

5.根据权利要求3或4的所述系统(200)，其特征是，所述电池单元(2)为电池堆(6)。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的系统(200)，其特征是，所述标记元件(12)被集成在用于驱动和/或监测电池部件(10)的一个电路中，从而安全相关信息通过状态切换能被长久存储且能被配属于所述电池部件(10)。

7.一种电池部件(10)，具有用于根据权利要求1-6中任一项所述的系统(200)长久标记电池部件(10)的标记元件(12)，其中，所述电池部件(10)具有至少一个电接线端(18)用于连接至电池管理系统(50)以驱动和/或监测所述电池部件(10)，其中，所述电池部件(10)的标记能长久地且与所述电池管理系统(50)无关地依据标记元件(12)的状态被存储。

8.一种用于长久标记至少一个电池部件(10)的方法(100)，其中，根据权利要求1-6中任一项所述的系统(200)被驱动。

9.根据权利要求8所述的方法(100)，其特征是，所述电池部件(10)的监测和/或驱动通过电池管理系统(50)执行，其中，在驱动之前和之中，所述标记元件(12)的状态通过电池管理系统(50)的标记装置(60)或监测装置(70)被读取。

10.根据权利要求9所述的方法(100)，其特征是，在电池管理系统(50)的重启和/或再次启动和/或切换之时，所述标记元件(12)的状态通过电池管理系统(50)的标记装置(60)或监测装置(70)被读取。

11.根据权利要求8所述的方法(100)，其特征是，所述标记条件包含至少一个安全危险的可逆的电池部件(10)状态。

12.根据权利要求11所述的方法(100)，其特征是，所述至少一个安全危险的可逆的电池部件(10)状态包括在所述电池部件(10)的电池堆中的暂时的过高电压和/或电压不足和/或过高温度。

13.根据权利要求8所述的方法(100)，其特征是，在发现呈暂时的标记条件形式的标记条件之时或之后，进行长久的、持久的和/或不易失的标记元件(12)状态切换，其中，所述状态在电池管理系统(50)更换之后也保持切换。

14.根据权利要求8所述的方法(100)，其特征是，所述电池部件(10)只在所述电池部件(10)的标记元件(12)具有常态时才被起效驱动，其中，故障状态表明在读取到故障状态时停用所述电池部件(10)。

15.根据权利要求14所述的方法(100)，其特征是，所述故障状态包括永久的和/或不可修复的电池部件(10)故障。

16.根据权利要求8-15中任一项所述的方法(100)，其特征是，根据权利要求7所述的电池部件(10)被驱动。